1、PIPESIM在氣舉優化設計上的應用介紹王新芳(斯倫貝謝公司)摘 要:本文主要介紹斯倫貝謝公司軟件PIPES1M進行氣舉優化設計的特點及應用示例分 析。P1PESIM用于單井連續氣舉優化設計，可針對不同注氣方式、不同井下管柱悄況下進行新氣舉 方案設計或已有氣舉管柱聲新設計及診斷。P1PESIM用于氣舉采油系統能很好的模擬油田規模 氣舉生產時，在總氣赴受到限制或一定經濟條件約束悄況下，合理分配注氣員使得單井及油田產 戢達到垠優化。實例分析給出某油田單井優化設計案例及油田規模氣舉生產時注氣雖分配及產 凰優化設計模擬計算過程。關詞:連續氣舉注氣蜃產量優化規模氣舉PIPESIM一、引言氣舉生產作為重要

2、的人工舉升工藝技術已經廣泛的應用于油田實際生產，油田使用氣舉技 術能否達到產量耍求、如何確定井下氣舉管林及各級氣舉閥參數、如何確定在油田總注氣最限制 條件下合理分配各井注氣8:從而達到最佳注氣效果及產量最優化已經成為重要的課題。在此情 況下，一套快捷、蒂確、符合油田自身特色的計算方法及工具在氣舉工作中顯得尤為重要。PIPESIM是斯倫貝謝公司研發的為油氣生產系統提供穩定多相流模擬計算軟件系統，該 系統為單井分析、診斷、優化設計及集輸管網一體化綜合軟件平臺，可以模擬從油藏到地面處 理站的整個生產系統。在氣舉優化設計方面,PIPESIM能夠提供從疣入動態、高壓物性計算及 多相流計算先進而精確的計算

3、方法。通過眾多計算方法的優選和修正,可以找出符合油田自 身特點的計算公式或方法，使得氣舉優化設計具有更高的可靠性;同時提供從單井氣舉特性分 析、設計及診斷到油田規模化氣舉注氣量及產量優化分配方案設計一整套方法和流程，從多角 度滿足油田氣舉生產需要。二、PIPESIM提供的計算模型PIPESIM提供了包括流入動態、高壓物性計算、多相流計算在內的業內眾多的先進計算模 型，在實際應用中可以根據實際情況選擇符合油田特色的方法。在流入動態計算方面,PIPESIM可很好的模擬直井和水平井流入動態，并提供了公式計算 或實測數據回歸采液指數等多種形式。其中包括：(1) 達西定律；(2) Fetkovich方程

4、式或多流量Fetkovich方程式；水力壓裂流入動態計算；135 PIPESIM在氣舉優化設計上的應用介紹(3) Jones方程式&多流量Jones方程式& Jones四點測試分析；(4) 歸一化回壓方程式；(5) 擬穩態方程式；(6) Vogel方程式；(7) 多層油藏流入動態計算方法；(8) 多流量測試；(9) 瞬態流入動態計算。在高壓物性計算方面,PIPESIM考慮到從稀油(API大于31. 3)到稠油(API小于10),黏 度從幾個厘泊到幾萬厘泊范圍的各種流體。同時提供多達10種以上油水乳化計算方法，滿足 各種油藏流體氣舉設計時流體物性變化計算需要。在多相流計算方法上，

5、包含BJA、Tulsa、Shell、OLGA -S等6種計算軟件包,OLGA-S 2000 5.4版本計算軟件包為業內公認的最先進的多相流計算包。其中包含了 20種以上垂宜管流 模型;15種以上水平管流模型，極大的加強了垂直及水平多相流計算的精確性。在環空注氣壓力剖面計算方面，通常僅使用靜氣柱壓力計算方法，但PIPESIM中增加環空流 動計算方法，使得對氣舉閥打開壓力計算更精確,進而更確保氣舉設計的準確性和實用性。|購定規樓化氣舉釣克條件|PIPESIM單井氣舉設計流程圖對于氣舉設計而言，注入壓力及目標注氣量的大小對氣舉舉升有看至關重要的作用。 PIPESIM利用可以直觀、快速的判斷出注氣壓力

6、及目標注氣量的取值范圍，進而為下一步氣舉 設計及設備選擇提供可靠參考。三. 單井氣舉設計工藝流程油井是否能進行氣舉考慮的因素有很多,PIPESIM是在 確定能夠進行氣舉條件下進行相應的分析及優化設計，見 圖I。從流程圖可以看出，流體奇壓物性計算、多相流計算及 流入動態計算是進行氣舉設計的基礎，利用該基礎建立單 井計算模型。在建立好的模型基礎上分析油井氣舉特性曲 線，以確定氣舉是否能夠達到配產要求。對于氣舉能夠達 到配產要求的井，進一步確定其合適的注入壓力及目標注 氣量，最終確定氣舉優化設計結果。遵循該流程，可以確保 氣舉設計結果可靠性。四. 規模化氣舉優化流程所謂規模化氣舉是指油田成規模地進行

7、氣舉生產。此時，由于油田總的注氣倉、地面管 網、經濟評價等因素限制，如何將有限的氣量分配到單井,并獲得油田最佳產量指標成為研究 課題。利用PIPESIM - GOAL或PIPESIM - GLO可以很好地解決這個問題。PIPESIM規模化氣舉優化充分考慮到地面集輸管網系統及各井之間影響因素，加之其對 135 全國氣舉技術研討會論文集(2007)簡單經濟因素的考慮，使規模化氣舉分配氣量及產量優化更能適應尬田實際生產需要。五、單井氣舉設計示例某油田地層壓力：21. 37MPa，地層溫度：93弋，采液指數：140. 66m3/(d MPa),油藏中部 深度：4247.4m,地面原油密度：0. 846

8、2 g/cm3，天然氣相對密度：0. 84,氣油比：89m7m3，含水 率60%，泡點壓力：17. 2MPa,地層原油體積系數:1. 25,地層原油黏度；0. 51cPo目前采用5in 油管生產,井口回壓要求：1.4MPa,注入氣相對密度：0. 6O首先建立單井計算模型,根據高壓物性數據進行擬合計算，得到流體高壓物性計算方法如 表1。表1潦體克壓精性計算計算指標計算公式計算折標計算公式地面脫代原油為度Beggs & Robimon溶解氣油比Lasater飽和原油黏度Chew & Connally原油體枳系數Standing未飽和原油黏度VaMjuezA Beggn垂直多相流計算

9、公式選用BJA軟件包中的Hagedom & Brown方法,水平多相流計算公式 選擇BJA軟件包的Beggs & Brill Revised方法。其次對單井代舉特性進行分析，分析不同含水率情況下，不同注入量下產量變化。計算結 果如圖2所示。可以看出：當注氣量為零時，油井無法自噴生產。陰注氣暈增加，單井產量增 大，但增幅逐漸滅小,氣舉單井最大產量在800m3/d左右,而且滿足配產700m3/d的要求。圖2某油田某井氣舉物性曲線136 PIPESIM在氣舉優化設計上的應用介紹通過軟件計算得到注入壓力.注氣巌.注氣深度及產量關系如圖3所示。 * 個4-r I B -: 00 . ,:

10、 *?.1:«:,-卅 : >；： s ! :仝.寧以1:5 9 x 9 :1 : ! «6789注代10W/d:': "e 1* ; X I <i 1: 1 1<” <' <1 (”(19> 1:L.：I.JULJi-ii-ii”;Le J « jr ： r-j:13100 3150 3200 3250 3300 3350 3400 345083500 蓄 3550 ft 3600 3650 3700 3750 3800!3850 3900 (3950 r4000405011121314PIPESIM

11、在氣舉優化設計上的應用介紹壓力為 104 43X108 Y-壓力為 125.12X108 T壓力為 138 9IX2PA圖3注入壓力.注氣量.注氣深度及產量關系由圖3看出注氣壓力增加后，最大注入深度明顯升高。產量為700m3/d時，注入壓力 12.5MPa及139MPa下注入氣量基本相同，為：7. 69 xl04m3/d,而注入壓力為10. 44MPa 時注入量為9.32xl04m5/do綜合分析認為，氣舉設計時選用注入壓力為12.5MPa比較 合適。經過設計得到結果,如表2所示。表2氣舉優化設計結果氣舉閥深度m閥系列閥孔尺寸地面調試壓力105Pa注入氣量104m3/d卸載流量 m3/d貝處溫

12、度5C1147.2R201/4129.35.6170032.62126.5R201/4114.85.65700S4.82797.2R201/41175.6670089.33209.5R205/1612L35.6570091.53424.5R205/16121.45.6670092六. 規模化氣舉示例已知某油田16 口油井氣舉生產,另其中4 口油井最大產水量限制分別為:WELL.11為 1590m3/d,WELLJ2 為 5OOm3/d,WELL_24 為 1000m'/d,WELL31 為 1000m'/d。各井已下井 137 PIPESIM在氣舉優化設計上的應用介紹下注氣閥，

13、分析在總注氣量限制為141.563 xl06m3/d,集輸管網外輸壓力為0.7MPa,總處理 水能力為15898m3/d時優化分配注氣方案，得到最佳產量分配方案(圖4)。圖4某油田油井集輸系統分布圖 經過計算得到優化結果如圖5和表3。P、卞«<圖5規模氣舉優化注氣量與單井最佳產瑩關系表3單井注氣及產關系表井名含水奉 %產油n>3/d產液量 tn3/d產水值 m3/d注氣* 106m3/dWELL.114089149602WELLJ210303431WELLJ 37525642WELL.145808442WELLJ21205670142WELLJ22176578132WEL

14、L.23211611822WELL JA10114127133WELLJ19118130122WELLJ2314514942WELL.33513013773WELL.34455091411WELL.418758272WELL_42015015003WELL.432081101201WELL_44572456321七、結論通過上述論述我們可以得知,PIPESIM是一套較為全面而方便氣舉優化設計軟件，不僅能 進行單井氣舉注入壓力優選，氣舉優化設計,還能進行規模化氣舉在限定條件下注氣量合理分 配，并得到最佳產凰分配方案。一 139 PIPESIM在氣舉優化設計上的應用介紹作者：王新芳作者單位：斯倫貝

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